一种风沙染色方法技术

一种风沙染色方法，采用聚氨酯与有机硅作为包覆材料，对天然风沙进行包覆，制成人工彩砂，利用有机硅及氟碳表面活性剂对聚氨酯表面进行处理。聚氨酯包覆层能与天然风沙材料进行牢固的粘合，极好的耐磨性能增加使用寿命，可以有效减少成本，而有机硅包覆层耐高低温性、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性的优异特性，有效解决了现有人工彩砂的制备成本高，强度低，色牢度差等问题。另外，本发明专利技术采用风沙取代了现有技术中常使用的石英砂，克服了风沙硬度大、表面积小、不易染色的问题，既开辟了风沙资源的利用途径，为治理风沙提供了新的深加工方向，又不需要开采矿产资源，显著的降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面装饰材料及制备方法，尤其涉及。
技术介绍
随着经济技术的发展和人们审美观念的提高，普通外墙涂料的装饰效果已经不能 满足市场的需求，近年来真石漆、质感涂料已经逐渐取代原有普通胶乳漆，而真石漆的主要 原料天然彩砂。彩砂作为一种表面装饰材料，一般分为天然彩砂及人造彩砂两种。天然彩 砂是通过直接破碎自然界的有色矿石而获得，但它们大多数色泽混沌、强度差、容易分化， 且颜色批次不稳定，供货紧张，价格较高。人造彩砂是将矿物颗粒通过表面包覆有色涂层获 得，通过颜料的改变，可以制备出丰富多彩的彩砂品种，满足人们的不同需求，常使用的矿 物颗粒为天然石英砂。 天然石英砂是由花岗岩、石英岩、石英砂岩和脉石英等母岩经过自然界长期风化 而形成的一种以石英为主要矿物成分的砂状矿物原料，主要产自河湖相沉积砂矿床和海相 沉积砂矿床。石英砂广泛用于玻璃、陶瓷、水泥、铸造、耐火材料等行业，近年来，随着石英砂 资源的大量开采，石英砂岩资源已日益短缺，且对环境造成了巨大的影响。面对石英砂开采 加工业的高消耗、高污染和资源环境约束问题，寻求人工彩砂制备过程中天然石英砂的替 代品是十分必要的。 目前人造彩砂的制造方法主要有三种：第一种是用有机颜料染色法，该法主要采 用与砂石结合力强的有机粘结剂，如氯丁橡胶、环氧树脂、氯偏树脂等；但是这一类制备的 彩砂其耐老化性能差，时间一长容易褪色。第二种方法是用树脂混合无机色料涂布在石英 砂表层，然后在200-300°C温度下烘烤固化着色；该方法也存在耐老化性能差、易褪色和包 裹不均匀等缺陷。第三种方法是高温烧结法，如用无机色料、低熔点物和石英砂混合，再在 1200-1350°C高温烧结成一体，然后经破碎、筛分成彩砂成品。这种方法的缺点是能耗大、工 序复杂。因此，现有的人工彩砂制备方法难以满足人们的需要，亟需开发一种新的人工彩砂 制备方法，制备出能够满足真石漆涂料基本的要求，且成本低廉、色彩丰富的彩砂，以满足 实际的需求。 风沙实际上是一种典型的陆相沉积混合物，由粗细不同的粒级组分构成，分布在 我国干旱、半干旱地区。风力侵蚀及风沙流作用的结果导致地表物质被剥离、搬运、沉积，造 成土壤养分流失，质地粗化，结构变差，土地生产力降低以及沙丘活化，流沙蔓延。尤其是沙 丘的移动，常常埋压农田、牧场、村庄，侵袭道路及水利设施，给农牧业生产和经济建设造成 极大的危害。我国是世界上受风沙危害严重的国家之一，目前全国荒漠化土地达262万km 2， 占国土面积的27. 3%，风沙活动最为活跃的沙化土地近30万km2,日趋严重的风沙灾害已经 使人类的生存环境遭到极大的破坏，如：蚕食可利用土地，沙进人退，造成人员伤亡和经济 损失等。 目前，针对风沙问题，人们主要集中在风沙治理上，如减少沙区土地人口负荷，增 加沙区灌草植被覆盖，营造防风固沙阻沙林带等；而对风沙资源的利用却少有研宄，由于 风沙粗细粒径不同，形状各异，且硬度大、不易染色，因而风沙资源的深加工利用，未见相关 报道，因此，风沙是一种有待开发利用的资源，若能以风沙为原料进行深加工利用，使其成 为一种可利用的资源，不仅有助于缓解日益严重的沙漠化问题，还能变废为宝，降低生产成 本。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供，采用聚氨酯与有机硅作为包覆材 料，对天然风沙进行包覆，制成人工彩砂，成本低廉，强度高，色彩丰富。 为实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供，具体步骤为。 步骤1、彩色聚氨酯预聚体的制备：将多元醇置于干燥的三口烧瓶中，所述三口烧 瓶带有电动搅拌机、恒压滴液漏斗、温度计、及干燥管；在115°C下减压到0. 01-0. 05MPa除 水2h后自然冷却至65°C，加入丙酮溶液进行稀释，然后加入二月桂酸二丁基锡；取甲苯二 异氰酸酯，用丙酮稀释后一次性加入，加入色粉、羟基硅油，在65°C搅拌反应，冷却至室温， 得到彩色的含有硅元素的聚氨酯预聚体。 步骤2、加入硅烷偶联剂改性的天然风沙。 步骤3、扩链：加丙酮以降低反应物粘度，取聚醚胺ED-2003亲水扩链剂，加丙酮溶 清后在室温、300-1000 r/min快速搅拌下加入到聚氨醋预聚体中，搅拌反应45min ;再加入 Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550扩链反应15min。 步骤4、分散和去溶剂：加入防腐剂在1000-3000 r/min强烈搅拌下加入去离子水 乳化45min，减压到0. 01-0. 05MPa蒸馏除去丙酮，得到人工染色的风沙。 步骤5、采用氟碳表面活性剂对上述人工染色的风沙进行改性，得到氟碳改性的聚 氨酯单包覆人工染色的风沙。 步骤6、取正硅酸乙脂、无水乙醇倒入洁净三口瓶中，滴加盐酸调节PH值至2-3， 水浴保温60°C，搅拌转速250-400r/min，保温反应0. 3-lh，待正硅酸乙脂的水解反应发生 后，将单包覆的人工染色的风沙倒入，水浴降温至30°C，搅拌转速200-400r/min，保温反应 1-2h，使得水解产物在聚氨酯树脂层上进行缩合反应，干燥洗涤后得双包覆的染色风沙，即 双包覆的人工彩砂。 所述各原料成分的重量份数为：天然风沙1-30份、正硅酸乙酯10-20份，盐酸 〇. 1-5份，无水乙醇20-30份，硅烷偶联剂1-5份、色粉1-10份、多元醇1-10份，羟基硅油 1-10份、Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550 1-10份、甲苯二异氰酸酯10-30份、二月桂酸二丁 基锡1-10份、乙二胺1-10份、聚醚胺1-10份、氟碳表面活性剂1-10份，防腐剂1-10份、去 呙子水1 _5份，丙酮1-30份。 所述双包覆的人工彩砂，由基础材料和双层的表面包覆层组成：所述基础材料为 硅烷偶联剂改性的天然风沙，所述表面包覆层的成分包括色粉、正硅酸乙酯，无水乙醇，盐 酸，多元醇，羟基硅油、Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550、甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基 锡、聚醚胺、氟碳表面活性剂、防腐剂、去离子水、丙酮。 所述色粉为有机色粉或无机色粉。 所述多元醇为二丙二醇。 所述防腐剂为异噻挫啉酮衍生物、苯并咪挫醋类、道维希尔-75、1，2-苯并异噻挫 啉-3-酮中的一种或多种。所述硅烷偶联剂为 Si-69、KH540、KH560、KH570、KH792、DL6021 中的一种或几种。 所述氟碳表面活性剂为羧酸盐类氟碳表面活性剂、磺酸盐类氟碳表面活性剂、磷 酸盐类氟碳表面活性剂中的一种或者几种。 所述天然风沙采集于内蒙古地区，粗细粒径不同，形状各异。 与现有技术相比本专利技术的有益效果。 本专利技术提供的风沙染色方法，采用聚氨酯与有机硅作为包覆材料，对天然风沙进 行包覆，制成人工彩砂，利用有机硅（即正硅酸乙酯水解缩合产物）及氟碳表面活性剂对聚 氨酯表面进行处理。聚氨酯包覆层能与天然风沙材料进行牢固的粘合，极好的耐磨性能增 加使用寿命，可以有效减少成本；而有机硅包覆层耐高低温性、耐氧化稳定性、耐候性、难 燃、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性的优异特性，在改善了彩砂耐候性差的缺点同时能满足 客户在色彩上个性化的需求，具有优异的耐溶剂性、耐机械搅拌性且颜色批次稳定、强度 高、经济环保，解决了现有人工彩砂的制备成本高，强度低，色牢度差等问题。另外，本专利技术 采用风沙取代当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风沙染色方法，包括如下具体步骤：步骤1、彩色聚氨酯预聚体的制备：将多元醇置于干燥的三口烧瓶中，所述三口烧瓶带有电动搅拌机、恒压滴液漏斗、温度计、及干燥管；在115℃下减压到0.01‑0.05MPa除水2h后自然冷却至65℃，加入丙酮溶液进行稀释，然后加入二月桂酸二丁基锡；取甲苯二异氰酸酯，用丙酮稀释后一次性加入，加入色粉、羟基硅油，在65℃搅拌反应，冷却至室温，得到彩色的含有硅元素的聚氨酯预聚体；步骤2、加入硅烷偶联剂改性的天然风沙；步骤3、扩链：加丙酮以降低反应物粘度，取聚醚胺ED‑2003亲水扩链剂，加丙酮溶清后在室温、300‑1000 r/min快速搅拌下加入到聚氨酯预聚体中，搅拌反应45min；再加入Y‑氨丙基三乙氧基硅烷KH550扩链反应15min；步骤4、分散和去溶剂：加入防腐剂在1000‑3000 r/min强烈搅拌下加入去离子水乳化45min，减压到0.01‑0.05MPa蒸馏除去丙酮，得到人工染色的风沙；步骤5、采用氟碳表面活性剂对上述人工染色的风沙进行改性，得到氟碳改性的聚氨酯单包覆人工染色的风沙；步骤6、取正硅酸乙脂、无水乙醇倒入洁净三口瓶中，滴加盐酸调节PH值至2‑3，水浴保温60℃，搅拌转速250‑400r/min，保温反应0.3‑1h，待正硅酸乙脂的水解反应发生后，将单包覆的人工染色的风沙倒入，水浴降温至30℃，搅拌转速200‑400r/min，保温反应1‑2h，使得水解产物在聚氨酯树脂层上进行缩合反应，干燥洗涤后得双包覆的染色风沙，即双包覆的人工彩砂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春峰，吴晓天，李德刚，张伟，
申请(专利权)人：沈阳真石源涂料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21